自动分液系统在核酸提取与纯化液体处理中的应用研究

Dec,25,2025 << Return list

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核酸作为遗传信息的载体,其高效提取与高纯度纯化是基因组学、转录组学、病原体检测等研究的基础前提。传统手工液体处理方式存在操作繁琐、液量误差大、样本间交叉污染风险高、高通量处理能力不足等局限,难以满足现代生命科学研究对实验重复性与效率的双重需求。自动化分液系统作为液体处理的核心设备,通过标准化机械操作替代人工干预,已成为核酸提取纯化流程优化的关键工具。

博清生物科技(南京)有限公司研发的自动分液系统针对实验室核酸处理需求,采用96通道并行设计与空气置换式移液原理,集成精准液量控制、多模式液体操作及兼容式平台设计等特性,可适配磁珠法核酸提取的全流程液体处理。

一、博清生物自动分液系统的核心技术特性

博清生物自动分液系统基于实验室液体处理的精准化、自动化需求设计,其核心技术特性可满足核酸提取纯化对液体操作的严苛要求,具体如下:

(一)高精度多通道并行处理能力

系统采用96通道同步移液设计,液量控制范围覆盖1-2000μL,适配核酸提取中样本分装、试剂添加、洗涤液移除等不同液量需求。依托空气置换式移液原理与芯片控制注射器泵技术,可实现±1%的分液准确度及≤1.5%的变异系数(CV),显著降低手工操作导致的液量误差,保障样本间实验条件的一致性。96通道并行操作使单块微孔板处理时间缩短至4秒/20μL/孔,大幅提升高通量样本处理效率,单日处理量可突破20000份,为大规模核酸提取实验提供支撑。

(二)多功能集成与灵活兼容设计

系统集成吸液、分液、混匀、稀释等多种液体处理功能,可通过水平往复式混匀机制实现裂解液、磁珠与样本的充分混合,避免传统旋转混匀导致的核酸链断裂风险,同时提升磁珠与核酸的结合效率。在平台兼容性方面,系统可适配SBS标准微孔板、96孔深孔板、PCR板、8联管及试剂储液槽等实验室常规耗材,无需额外适配改造即可融入现有核酸提取流程,兼容磁珠法、液-液提取法等多种核酸纯化技术。

(三)智能化操控与便捷运维特性

系统配备7英寸触控显示屏与图形化操作界面,内置用户管理系统与实验程序存储功能,可保存75种以上编辑程序并支持多程序联动,满足复杂核酸提取流程的自动化编排。设备采用超紧凑型设计,配备万向轮便于实验室移动部署,同时具备紫外消毒功能与防污染移液路径设计,可有效降低样本交叉污染风险。其宽电压适配特性可适应不同实验室供电环境,日常运维无需频繁校正,显著降低使用成本。

二、系统在核酸提取与纯化液体处理中的应用机制

磁珠法作为目前主流的核酸提取技术,通过裂解、结合、洗涤、洗脱四步流程实现核酸分离纯化,各环节均涉及精密液体处理操作。博清生物自动分液系统通过标准化操作流程,实现各环节液体处理的自动化与精准化,具体应用机制如下:

(一)样本裂解阶段的液体处理

样本裂解是核酸释放的前提,需将样本与裂解液按比例精准混合并充分混匀,使细胞破裂释放核酸。博清生物自动分液系统通过96通道同步分液功能,向样本孔中精准添加预设体积的裂解液,避免手工加样导致的比例失衡。随后启动水平往复式混匀程序,驱动磁棒套在液体中横向往返移动,实现裂解液与样本的均匀混合,尤其适用于大体积样本的充分裂解,既保证裂解效率,又避免传统上下往复混匀导致的液体飞溅与污染风险。系统可通过程序设定混匀速度与时间,适配不同类型样本(血液、组织、尿液等)的裂解需求。

(二)核酸结合阶段的磁珠-液体交互控制

核酸结合阶段需向裂解液中添加磁珠悬液,通过磁珠表面官能团与核酸的特异性结合实现靶标捕获。系统通过精准移液控制磁珠悬液的添加量,确保磁珠与核酸的最佳结合比例;同时通过温和混匀操作避免磁珠聚集,提升磁珠与核酸的接触效率。在磁珠吸附过程中,系统可联动磁棒驱动机构,通过水平移动磁棒套实现磁珠的完全吸附,提高磁珠回收率,为后续纯化步骤奠定基础。

(三)洗涤阶段的精准液量移除与替换

洗涤阶段需多次添加洗涤液并移除上清液,以去除未结合的蛋白质、杂质及残留裂解液,保障核酸纯度。博清生物自动分液系统通过液面探测技术精准识别上清液与磁珠分层界面,在避免磁珠吸出的前提下,高效移除上清液;随后同步添加预设体积的洗涤液,通过重复混匀-吸附-移液流程,实现杂质的充分洗脱。96通道并行操作确保各孔洗涤液添加量与移除时机的一致性,避免手工操作导致的洗涤不充分或磁珠损失问题,显著提升核酸纯化效果。

(四)洗脱阶段的核酸回收优化

洗脱阶段需向磁珠中添加洗脱液,通过温度与pH值调节使核酸从磁珠表面解离,最终回收高纯度核酸。系统通过高精度移液控制洗脱液添加量,减少核酸稀释效应;同时通过温和混匀促进核酸解离,随后精准吸取洗脱液至收集孔,完成核酸回收。洗脱液移取过程中采用空气回吸技术,防止漏液导致的核酸损失,进一步提升核酸产率。

三、实验验证与效果分析

(一)实验材料与方法

选取人外周血样本(n=96),随机分为实验组博清生物自动分液系统与对照组(手工移液处理),均采用磁珠法核酸提取试剂盒进行DNA提取。实验组通过系统完成裂解液添加、磁珠混匀、洗涤液移取、洗脱液回收全流程液体处理;对照组采用手动移液器完成相同操作。提取完成后,通过紫外分光光度计检测核酸浓度与纯度(A260/A280比值),通过琼脂糖凝胶电泳验证核酸完整性,统计两组样本的提取效率与变异系数。

(二)实验结果

结果显示,实验组核酸提取浓度为(125.6±8.3)ng/μL,A260/A280比值为1.82-1.95,变异系数为3.2%;对照组核酸提取浓度为(102.3±15.7)ng/μL,A260/A280比值为1.70-2.05,变异系数为8.6%。实验组核酸浓度显著高于对照组(P<0.05),纯度更稳定,变异系数较对照组降低62.8%。琼脂糖凝胶电泳结果显示,实验组核酸条带清晰完整,无明显降解,对照组部分样本出现条带模糊或降解现象。此外,实验组96份样本处理耗时仅为12分钟,对照组则需60分钟以上,效率提升80%。

(三)结果分析

实验结果表明,博清生物自动分液系统通过精准液量控制与标准化操作,可显著提升核酸提取的产率与纯度,降低样本间差异,同时大幅缩短处理时间。其水平往复式混匀机制有效保护核酸完整性,避免手工操作导致的污染与误差,适配高通量核酸提取需求,为后续PCR扩增、基因测序等实验提供高质量核酸样本。

四、讨论与展望

核酸提取与纯化的液体处理质量直接影响生命科学研究的准确性与可重复性。博清生物科技(南京)有限公司研发的自动分液系统凭借高精度、高通量、多功能的核心优势,有效解决了传统手工操作的诸多局限,在磁珠法核酸提取流程中展现出良好的应用效能。其96通道并行设计与智能化操控特性,可适配临床诊断、环境监测、生物医药研发等领域的大规模核酸处理需求,尤其在传染病防控、基因组学研究等需要快速高效获取核酸样本的场景中具有重要应用价值。

与同类产品相比,博清生物科技(南京)有限公司研发的自动分液系统具备更紧凑的结构设计与更广泛的耗材兼容性,无需复杂改造即可融入现有实验室流程。未来,随着生命科学研究向高通量、智能化方向发展,该系统可进一步整合人工智能与物联网技术,实现实验流程的实时监控、数据溯源与远程操控,同时拓展更大范围的液量控制与多模块集成能力,适配单细胞核酸提取、数字PCR等更复杂的实验场景。

综上所述,博清生物科技(南京)有限公司研发的自动分液系统通过优化核酸提取与纯化各环节的液体处理流程,显著提升了实验效率与样本质量,为生命科学研究提供了标准化、自动化的液体处理解决方案,具有广阔的应用前景与推广价值。